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Cinquième · Physique-Chimie · Chapitre 3

Lumière, ombres, Lune et système solaire

Ce que tu sauras faire

  • Distinguer une source primaire de lumière d'un objet diffusant et dire à quelles conditions on voit un objet.
  • Utiliser le modèle du rayon lumineux et la propagation rectiligne de la lumière pour expliquer un trajet de lumière et le dessiner.
  • Distinguer l'ombre propre de l'ombre portée et prévoir comment une ombre change quand on déplace la source, l'objet ou l'écran.
  • Décrire le système Terre-Lune-Soleil : nature des trois astres, mouvements, tailles et distances.
  • Expliquer les phases de la Lune par la position de la Lune sur son orbite, et les ranger dans l'ordre.
  • Expliquer une éclipse de Soleil et une éclipse de Lune par un alignement des trois astres, et dire pourquoi elles sont rares.
  • Décrire le système solaire et choisir la bonne unité de distance : kilomètre, unité astronomique ou année-lumière.
  • Reconnaître les risques du laser et de l'éblouissement et adopter les gestes qui protègent.

Au programme du chapitre

  1. Voir un objet : sources primaires et objets diffusants
  2. La lumière se propage en ligne droite
  3. Les ombres : propre et portée
  4. Le Soleil, la Terre et la Lune : trois astres
  5. Les phases de la Lune
  6. Les éclipses
  7. Le système solaire et les unités de distance
  8. Les risques : le laser et l'éblouissement
  9. Pour aller plus loin (facultatif) : le son, une vibration qui a besoin de matière

Exercices corrigés

Exercice 1

Un camarade affirme : « La Lune est une énorme lampe : elle brille dans le ciel, donc elle produit sa lumière. » Que lui réponds-tu ? Donne deux arguments tirés de ce que tu sais des phases.
Un coup de pouce
Une source primaire produit sa lumière ; un objet diffusant renvoie celle d'une autre source.
Voir la correction pas à pas
La Lune est un objet diffusant, pas une source primaire : elle renvoie une partie de la lumière du Soleil.
Argument 1 : la Lune est toujours éclairée sur une moitié seulement, celle qui est tournée vers le Soleil. Une vraie lampe éclairerait tout autour d'elle.
Argument 2 : à la nouvelle lune, on ne la voit plus du tout, alors qu'elle est bien là : sa face éclairée est de l'autre côté. Une lampe allumée resterait visible.
On peut ajouter l'analogie de la balle éclairée par une lampe dans une pièce noire : éteins la lampe, la balle disparaît.

Exercice 2

On regarde une lampe à travers trois cartons identiques, chacun percé d'un petit trou en son centre. On ne voit la lampe que si les trois trous sont alignés. Explique pourquoi, et propose un moyen simple de vérifier cet alignement avant d'allumer la lampe.
Un coup de pouce
Si la lumière ne contourne pas les obstacles, que faut-il pour qu'elle traverse trois trous ?
Voir la correction pas à pas
La lumière se propage en ligne droite dans l'air : pour qu'elle traverse les trois trous, ceux-ci doivent se trouver sur une même droite. Si l'un des cartons est décalé, la lumière est arrêtée par lui.
Pour vérifier l'alignement, on peut enfiler un fil tendu à travers les trois trous : si le fil passe sans se plier, les trous sont alignés. On retire le fil, on allume la lampe : on la voit.

Les pièges à éviter

  • Croire que la Lune est une source de lumière parce qu'elle brille.
  • Expliquer les phases de la Lune par l'ombre de la Terre.
  • Croire que l'année-lumière est une durée.
  • Dessiner un rayon lumineux à main levée, courbe ou sans flèche.

Pour aller plus loin

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